有关伏发电系统逆变器部分的应用拓扑，为了满足效率和谐波的要求，目前大多厂家都采用三电平的逆变拓扑。今天我们就来聊聊有关光伏并网发电技术的关键性的几个问题：①三电平拓扑和中点电位平衡；②电网的孤岛检测；③电网不平衡条件下的控制方式；④光伏系统的低电压穿越。
01三电平拓扑结构和中点电位平衡
与隔离型光伏并网系统相比，非隔离型光伏并网系统由于不含低频或高频变压器，所以体积较小，重量轻，成本低以及转换效率高等优势，因而在国内外得到了广泛的应用。但是，由于光伏阵列面积很大，其对地的寄生电容也就很大。功率器件的高频开关导致了高频共模电压的产生，从而在光伏电池板寄生电容、逆变器以及电网组成的回路中形成高频共模电流，我们也称为漏电流。高频漏电流不仅会相应地带来传导和辐射干扰，增加进网电流地谐波含量和系统损耗，甚至影响设备和人员地安全。所以，共模的抑制也就成为了非隔离光伏系统不可避免的一个问题。NPC三电平拓扑(这里指I型NPC)的逆变器输入端接光伏阵列时，光伏阵列输出端对地杂散电容上的电压是恒定的，不存在共模电压的问题，即不存在装置对地漏电流，提高了系统的安全性。
但是，二极管钳位三电平拓扑结构存在几个问题，一个就是中间两个开关器件的开关次数要多余两端的开关器件，导致在同一个桥臂内开关器件的损耗不一致。二是中点电压的波动，中点电压的波动不仅会使输出波形发生畸变，严重的话会损坏开关器件，甚至影响系统的正常运行。
针对这些问题，其他的拓扑，例如ANPC、T-NPC也得到了广泛应用，ANPC的功率损耗分布可以灵活的调节，有利于大功率场合的散热设计，但是控制比较复杂，器件成本较高；至于选择怎样的拓扑，还得看各家的取向和关注点，不可否认的是，两电平的也还存在着，没有唯一确定的拓扑。
关于中点电位不平衡，我们一般将之分为低频振荡和电压偏移两类。其中当三电平逆变器接非线性负载时，电流的奇次谐波和接线性负载时输出的负序电流都会引起中点电位的低频振荡；当三电平逆变器接非线性负载时，电流的偶次谐波会引起中点电位的偏移。当联接在直流母线上的上下电容电压偏差过大时会造成输出电流波形畸变率增大，同时系统的低次谐波含量也会增大；当然，当不平衡的现象过于严重，就有可能造成功率开关器件的失效。
02电网的孤岛检测
目前，关于孤岛的检测方法，可以分为逆变器侧和电网侧两大类。其中，逆变器侧的检测方法又分为被动式和主动式两类。
被动式检测通过对公共耦合点的 电压幅值、频率、相位、谐波含量等进行检测，看它们是否异常来判断是否发生孤岛。该方法的优点：对电网无干扰，对电能质量没有影响，仅仅是利用已有的检测参数来进行判断，无需增加硬件成本；而且在多逆变器同时并网运行时，检测效果不会发生变化。缺点：难以确定阈值，检测盲区较大。主要用于负载频率变化不大，且逆变器的输出功率与本地负载不匹配的场合。
为了克服被动式检测方法的缺点，主动式的检测方法得到发展。主动式检测是指在逆变器运行过程中，通过控制使其输出存在周期性扰动。当电网正常运行时，由于电网的平衡作用使得逆变器的输出和电网保持一致，扰动量不起作用；当电网断开后，这些扰动量将会逐步累计，直至超过并网标准中规定的指，从而检测出电网发生故障。主动移频法是最常用的主动式孤岛检测方法，包括主动频率偏移法、Sanda频率偏移法以及滑模频率偏移法等主动式孤岛检测法。
电网侧的检测法我们也称之为远程检测法，采用无线通信手段来检测断路器的开关状态。通过安装在光伏系统侧的接收器接受来自电网侧发生的载波信号，根据这些信号的变化来确定是否发生孤岛；当电网断电时发送孤岛状态信号给并网逆变器使其断开与电网的连接。该方法的优点：检测准确可靠，没有检测盲区；适合于单台和多台逆变器的孤岛检测；其性能和光伏系统的装置类型无关，不会对电网的正常运行造成干扰。缺点：需要增加设备，实现成本较高，操作复杂。
最终，孤岛检测的目标是：检测速度越快越好，在消除检测盲区的基础上，尽可能减小检测方法对逆变器输出电能质量造成的影响。
03电网不平衡条件下的控制方式
分布式发电系统通常呈现弱电网状态，当出现电网电压不平衡的情况时，由于常规控制方案不能处理负序分量，这将会影响到系统内并网逆变器的正常工作。为确保系统在电网电压不平衡且含谐波时逆变器仍能继续并网工作，必须从优化锁相环和控制不平衡两方面入手。
针对锁相环，大多是基于不平衡和带谐波电压的检测方法，其中最常用的方法是滤波法和陷波法，这两种都是以消除二次分量为目的。也有些文章提出延迟法，基本原理是采用对称分量法和正负序特性分析方法得到正、负序分量，但是响应速度受到引入的延时时间限制。
此外，当电网电压不平衡时，由于并网逆变器负序电流和负序电压的存在，将使得逆变器直流侧产生二次纹波电流和纹波电压，严重影响三相逆变器的控制性能。特别是在逆变器需要利用直流母线实现MPPT时，这种纹波产生的跟踪误差将影响逆变器的发电效率，为此必须引入不平衡条件下的控制算法。常用的对称分量分析法可以根据瞬时功率平衡条件求出消除变换器交流侧正序、负序指令电流信号，但是其采用的正序旋转坐标变换中的负序指令电流表现为二次正弦量，采用PI调节器没有办法实现对负序电流的无差跟踪控制，会影响到系统的控制性能。
04光伏系统的低电压穿越
光伏系统的低电压穿越功能是指在光伏并网点电压跌落的时候，光伏逆变器能够保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率来支持电网的恢复，直到电网恢复正常的工作状态，从而"穿越"这个低电压区域。
低电压故障会使传统控制算法的光伏并网逆变器电网侧电压突降，交流侧和直流侧存在瞬间功率不匹配，导致直流母线电压突然增加，同时交流侧的并网电流也急剧增大。当电网跌落程度较深时，会造成直流母线电压超过额定值，交流电流超过额定值，一般这种情况就采取停机保护了，但严重时会导致功率开关器件因过流而烧毁。如果光伏并网系统的容量和常规发电厂容量相比较小时，在电网发生故障后，光伏并网系统可以采用脱网的方式来保证系统安全；如果两者容量相比不能忽视时，在电网发生故障后，光伏并网系统大规模脱网不仅导致系统有功功率大量减少，还会增加整个系统恢复的难度，同时还可能加剧故障，甚至是大规模停电。
所以，各个国家针对光伏系统并网都会指定相关的标准，否则不允许并网。比如我国国家电网公司推出的《光伏电站接入电网技术规定》指出：①针对小型光伏电站应将光伏系统当作负载来看，在电网电压发生异常时应尽快切除；②针对大中型光伏电站应将光伏系统当作电源来看，需要具备一定的承受电网频率和电压异常的能力，能够为保持电网稳定性提供支持，要具备一定的低电压穿越能力。
今天的内容主要聊了光伏发电系统里面的几个关键性的问题，并没有展开聊具体的细节，那个就太庞大了，下面可能会具体聊聊三电平拓扑结构的光伏逆变器。希望大家能够喜欢~
